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1前言
某单位制造一台酸冷却器，该设备为一类压力容器，其管程工作介质为81.47%硫酸水溶液，由于工作介质苛刻，管程材料选用哈氏合金N。ASME牌号N,公称成分65Ni-29.5Mo-2Fe-Cr。哈氏合金N材料是一种奥氏体Ni-Mo合金，对各种浓度、温度下的盐酸腐蚀有极好的抵抗能力，同时对诸如硫酸、醋酸、甲酸及磷酸等非氧化环境之腐蚀也有很好的抵抗能力。在较高温度下也具有良好的热稳定性，因此常用于制造工况条件十分苛刻的设备。由于首次遇到此种材料，为了确保产品制造质量，掌握哈氏合金N材料的焊接技术，我们查阅了大量焊接技术资料，首先对哈氏合金N板材进行焊接工艺评定。
2哈氏合金N材料焊接性
2.1化学成分
哈氏合金N材料的化学成分见表1。
2.2物理性能
哈氏合金N材料的物理性能见表2。
2.3焊接性能
从表1和表2可以看出，哈氏合N材料熔点高，导热性差，热膨胀系数小，同时材料含Ni量高及其它合金元素多，所以板材在焊接过程焊缝液态流动性差，易产生气孔、裂纹、未熔合等缺陷。同时在焊接过程中由于镍基合金晶粒内碳元素在敏化区温度范围内析出与晶界中的合金元素形成碳化物，易产生晶间腐蚀。所以哈氏合金N材料在设备制造中，其焊接成为一大难题，为此我们经过反复实验制定出以下焊接工艺。
3哈氏合金B3（N）焊接工艺
3.1焊接坡口确定
哈氏合金N材料属镍基合金，焊缝金属在液态状态下流动性差，润湿性差，穿透力小，熔深浅，镍及镍合金材料在焊接时熔透深度一般，只有碳钢的50%，所以为使熔合良好，板材坡口角度应大些，对接间隙取2.4°+0.5mm，坡口根部钝边应小些，取2°-1，焊接工艺评定试板尺寸××6两块，坡口形式如图1所示。
3.2焊前坡口清理
哈氏合金N材料表面存在难熔的氧化膜，如氧化镍NiO，其熔点为℃，而哈氏合金N材料熔点在1℃左右，若焊前不采用适当方法清除表面氧化膜，焊接时易使氧化膜成为焊缝的夹渣物而影响焊缝质量。另外哈氏合金N材料中的镍与硫、磷及NiO等杂质易形成低熔点共晶体，在焊缝应力作用下产生裂纹。所以焊前必须用不锈钢钢丝轮打磨坡口两侧50mm范围内的氧化膜，使其露出金属光泽，并严格用丙酮擦洗材料表面，清除油污等含硫、磷污物。
3.3焊接材料
哈氏合金N材料采用进口板材，焊丝采用ASMESFA-5.14标准，焊丝类别号选用ERNiMo-10。焊丝化学成份见表3。
3.4焊接保护
哈氏合金N材料是以镍-钼合金为主，其在焊接过程中焊缝金属在高温下会与空气中的氧形成NiO，冷却过程中又与熔于金属中的氢、碳发生反应，镍被还原生成水蒸气和一氧化碳，在结晶时这些气体往往来不及逸出而形成气孔。所以在焊接过程中必须进行氩气保护，氩气纯度必须达到99.99%。三瓶为一组，采用焊枪，尾随保护罩，背面保护罩通气三维一体保护方式，氩气瓶出厂前必须进行彻底置换，并进行逐瓶检验，焊前应打开阀门放气，以排除浮在气瓶上的杂质，焊接过程中要时刻注意压力变化，当压力低于0.3MPa时应更换气体，以免焊缝表面金属颜色发生变化。
3.5层间温度
哈氏合金N材料熔点高，导热性差，在焊接过程中焊缝金属及热影响区在敏化区温度范围内易停留过长时间，容易产生晶间腐蚀，所以焊接过程中应严格控制焊接线能量和层间温度，根据《压力容器安全技术监察规程》（）第条第3项要求层间温度应小于℃。而我们在焊接过程中层间温度控制在≤80℃。
3.6焊接工艺参数
焊接采用钨极氩弧焊，钨极选用铈钨极，直径φ2.5mm，其焊接工艺参数见表4。
3.7焊接工艺要点
3.7.1试件对焊间隙按照图纸要求执行，焊前进行定位焊，定位焊工艺同焊接工艺参数，要求定位焊后对焊点进行表面检查，不允许存在裂纹等缺陷，并打磨清除焊点表面氧化物。
3.7.2焊接采用单面焊双面成形,单道多层焊。
3.7.3施焊时保护罩提前进行通气置换，通气量不小于焊接保护罩气腔体积的3倍，同时在施焊过程中要求在焊接接头温度降至℃以下时再撤离氩气保护罩。
3.7.4焊接采用短弧焊。
3.7.5焊接接头焊后表面颜色以银色为佳。
4焊接接头检测
4.1焊接接头尺寸及形状按照JB/T-6《镍及镍合金制压力容器》6.3.5.1要求进行检验和验收。焊缝余高≤0.9mm，焊缝正面宽度b=9.0mm。背面宽度b=3.0mm，焊缝外表面呈明亮银白色，表面波纹细密，形状和尺寸符合标准规定要求。
4.2RT射线检测，按照JB/T.2-5标准对焊接接头进行RT－%检测，I级合格。
4.3力学性能检测，按照JB/T－6《镍及镍合金制压力容器》附录B、镍及镍合金制压力容器焊接工艺评定要求制作拉力、弯曲试样并做试验，试验数据见表5，力学性能试验结果合格。
4.4焊接接头抗晶间腐蚀试验
按照GB/T-94《镍基合金晶间腐蚀试验方法》方法C盐酸试验法对焊接接头进行晶间腐蚀试验；试样数量，焊接接头一块，母材（退火状态）一块，试样尺寸和试验数据见表6。
根据JB/T-6附录D《镍合金容器晶间腐蚀敏感性能检验》规定D.8.3.3条(b)规定，当腐蚀速率比值≤1.5时为合格，所以焊接接头抗晶间腐蚀试验合格。
5结论
按照以上焊接工艺获得的焊接接头各项性能指标均满足JB/-6附录B、镍及镍合金制压力容器的焊接工艺评定标准和用户的各项要求，此焊接工艺可以应用到生产实际中去，采用该焊接工艺生产的酸冷却器已投入运行，工作平稳，性能可靠。
